Betongens kemiska sammansättning

Av Isabelle Robinson, M.Sc.Mar 4 2019

/Bannafarsai_Stock

Betong är en viktig del av modern infrastruktur. Den används i byggnader, vägar, broar och dammar. Den är känd för sin höga tryckhållfasthet och mångsidighet, vilket gör den till ett idealiskt material som grund för de flesta konstruktioner.

Betong är egentligen en blandning av cement (bindemedlet), vatten och någon form av aggregat (fyllnadsmaterial). Detta innebär att betong är ett kompositmaterial. Dessutom är cement också ett sammansatt material, eftersom det är en blandning av kalksten och lera. Det tillverkas genom att de två föreningarna bränns ihop vid extremt höga temperaturer på mellan 1 400 och 1 600 °C.

Men det finns en rad olika typer av cement på marknaden – förutom ny forskning om hållbara alternativ – är den mest populära typen av cement känd som Portlandcement. Portlandcement använder krossad CaCO3 (även känd som kalksten) som blandas med lera, sand och järnmalm för att bilda ett homogent pulver.

Detta pulver upphettas till de höga temperaturer som diskuterats tidigare. För att uppnå dessa temperaturer hälls blandningen i ugnar som består av långa stålcylindrar som roterar på en lutning. Beroende på ugnens storlek kan det ta upp till två timmar för materialen att långsamt passera genom cylindern. Den långsamma processen gör det möjligt för materialets olika beståndsdelar att reagera. Reaktionen av dessa material inbegriper följande processer:

1. Avdunstning – det första steget i processen är förlusten av vatten från blandningen på grund av avdunstning.
2. Kalcinering – nedbrytning sker i den torra blandningen på grund av förlusten av vatten och koldioxid.
3. Klinkring – blandningen genomgår sedan en omvandling där kalciumsilikater bildas. Detta är bitar som är stora som kulor.
4. Kylning – när blandningen lämnar ugnen får den svalna till arbetstemperatur.

Den kylda klinkern mals sedan en gång till, och en förening som kallas gips tillsätts till blandningen. Detta för att reglera blandningens härdning. I Portlandcement utgörs 5 % av dess kemiska sammansättning av gipsmineralet.

De viktigaste föreningarna som Portlandcement består av är trikalciumsilikat, dikalciumsilikat, trikalciumaluminat, tetrakalciumaluminoferrit och gips. När denna process är klar förpackas och lagras cementen för att senare användas i betong.

Betong kan skapas på plats med hjälp av en roterande metalltrumma, som kallas passande nog för cementblandning. Cementet rehydreras med vatten för att få en tjock konsistens och stora eller fina aggregat tillsätts beroende på avsedd användning.

Aggregaten är en viktig del av betongblandningen eftersom de bestämmer betongens önskade egenskaper. Alla aggregat är kända för att vara kemiskt inerta men varierar i form, storlek och material. De vanligaste är en blandning av fin sand och grov sten. De utgör också den största delen av betongens materialsammansättning, helst mellan 70-80 % av volymen. Betongen måste sedan vibreras för att frigöra eventuella luftbubblor som kan äventyra materialets strukturella integritet. När betongen har gjutits behöver den minst 28 dagar för att härda till full styrka.

• Bye, G. C. Portland Cement: Sammansättning, produktion och egenskaper. Pergamon Press, NY, 1983.
• Hewlett, P. C. och Young, J. F. ”Physico-Chemical Interactions Between Chemical Admixtures and Portland Cement”, Journal of Materials Education. Vol. 9, No. 4, 1987.
• Roy, D. Instructional Modules in Cement Science. Pennsylvania State University, PA, 1985.

Disclaimer: De åsikter som uttrycks här är författarens privata åsikter och representerar inte nödvändigtvis åsikterna hos AZoM.com Limited T/A AZoNetwork som äger och driver denna webbplats. Denna ansvarsfriskrivning utgör en del av villkoren för användning av denna webbplats.

Citat